CN105339836B - 用于多功能有源矩阵液晶显示器的多基色背光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直观式显示器，所述显示器提供光调制面板和背光源，所述背光源包括第一组光谱发射器和第二组光谱发射器。可提供若干工作模式，包括高级2D模式，和采用所述第一组光谱发射器和所述第二组光谱发射器的同时照明的增强色域模式。另一实施例可以是用于宽色域和高立体对比度多功能LCD显示器的光学结构。所述光学结构还可用于产生更饱和的颜色以实现更宽的显示器色域，并且还可用于通过使更宽带宽光回到所述光学结构中的光循环产生更明亮的背光源结构。

Description

用于多功能有源矩阵液晶显示器的多基色背光源

相关专利申请的交叉引用：本申请是非临时性实用专利申请，其要求2013年1月4日提交的标题为“Multi-primary backlight for multi-functional active-matrixliquid crystal displays”(用于多功能有源矩阵液晶显示器的多基色背光源)的共同转让的美国专利申请No.61/749,208的优先权，该专利申请全文引用方式并入本文中。

技术领域

本文中所公开的实施例总体涉及直观式液晶显示器(LCD)，并且更具体地讲，涉及用于实现提高的性能、新应用并且因此眼镜的过程、架构和技术。

背景技术

已通过新背光源技术和LCD显示器驱动技术实现了有源矩阵液晶显示器(AMLCD)(特别是在电视机和游戏显示器)性能的进步。例如，具有改进的RGB光谱的LED已显示出比使用常规冷阴极荧光灯(CCFL)的显示器更佳的色域/效率。

已在若干平台上演示了多基色显示器(具有四个或更多个基色单色光源的显示器)，包括投影式显示器和直观式AMLCD。对于前者，Jorke在美国专利No.6,698,890中教导了具有六基色显示器的分离路径系统，其使用双投影仪构造。该方法还用于提供立体显示。通常，此类投影系统明显更加硬件密集并且损害可利用常规三面板投影系统获得的性能(例如，亮度)。

还已使用混合空间顺序方法演示了基于灯的六色AMLCD。然而，由于定制单个灯发射光谱的挑战，色域增强相对一般。在一些情况下，通过仅将CCFL与不同发射光谱组合来获得(非顺序)增强的色域。

已经使用波长分离作为利用单个显示器呈现立体影像的手段来演示了3D。所谓的立体影片显示器通过分割光谱来呈现两种图像视图。通常，使用非重叠互补色(例如，红色和青色)的透镜。然而，传统的低成本(染色)滤光器技术缺少波长选择性，这导致无法向每只眼睛呈现全彩色信息。

另一种立体影片方法涉及具有更大选择性的滤光，以使得呈现给每只眼睛的非重叠光谱提供改进的颜色感知。在一个实例中，向一只眼睛呈现基本上全彩色，而另一只眼睛接收单色图像。另一种多路复用技术涉及向每只眼睛呈现非重叠RGB内容，如由Jorke所教导。

发明内容

在世界大部分地区，高分辨率大屏幕电视机和平板电脑监视器正成功地取代CRT技术。显示器性能的后续进步将实现新层次的性能和功能。在大屏幕有源矩阵LCD(AMLCD)的情况下，技术趋势由会议要求确定，并且该要求甚至超过了等离子体显示技术可以实现的性能。

本发明提供可在一种或多种工作模式下工作的直观式显示器，其工作模式包括：(1)高级2D模式，(2)使用六基色光谱发射器的增强色域模式，(3)防窥模式，(4)双图像(或通道多路复用)模式，和(5)立体图像模式。

本发明还提供可用于产生两组颜色并且可在立体背光液晶显示器中使用的光学结构。该光学结构可用于通过回到该光学结构中的更宽带宽光的光循环产生更明亮的背光源结构。光学结构可在光谱上不同，并且可照明同一导光板。可按时间顺序方式驱动光学结构，以与顺序驱动到液晶显示器面板的左眼图像和右眼图像同步地照明导光板。

此外，本发明的直观式显示器可克服妨碍常规AMLCD产品的竞争力的性能缺陷。在直观式AMLCD显示器的语境中，这些问题包括：(a)因光调制面板的图像保持功能而导致的运动伪影；(b)受限的视角性能；(c)正面对比度；(d)因与CCFL灯光谱耦合的滤色器阵列中染料的品质而导致的受限色域；(e)因CCFL灯的非最佳光谱而导致的非最佳功率效率；以及(f)关于CCFL灯中的汞的环境考虑。本文所述的实施例可解决这些性能问题中的一个或多个，同时还提供一个或多个多功能模式。LED背光源可证明有益于解决这些问题以及色域增强、提高光效率、提高对比度、内容相关调光、主动色温控制和顺序色彩运算。

本文公开了方法、过程、架构和技术的例子，但可在不背离本发明的精神和范围的前提下使用其他方法、过程、架构和技术。

附图说明

在附图中以举例方式示出实施例，其中相似的参考标号表示类似部件，并且其中：

图1是示出根据本发明的直观式显示系统的示意图；

图2是示出根据本发明的直观式显示系统的示意图；

图3是示出根据本发明的基于LED的扫描背光源的实施例的示意图；

图4A是示出根据本发明的第一组光谱发射器和第二组光谱发射器的强度与波长关系的曲线图；

图4B是示出根据本发明的第一组光谱发射器和第二组光谱发射器经滤光的强度与波长关系的曲线图；

图4C是示出根据本发明的结合到光调制面板中的RGB滤色器阵列的经缩放光谱的曲线图；

图4D是示出根据本发明的第一组光谱发射器和第二组光谱发射器通过滤色器阵列的光谱的曲线图；

图4E是示出根据本发明的由修改色空间(u'，v')中的RGB三角形限定的光输出集合的EBU曲线图；

图4F是示出根据本发明的第一组光谱发射器和第二组光谱发射器的强度与波长关系的曲线图；

图4G是示出根据本发明的图4F的所得六基色光谱的曲线图，其表示为特定白色输入光谱与滤色器阵列光谱中的每一者的乘积；

图4H是示出根据本发明的对应于图4G中参考的光谱发射器的第一光输出集合和第二光输出集合的EBU曲线图，其中光输出集合如由修改色空间(u',v')中的第一RGB三角形和第二RGB三角形所限定；

图4I是示出根据本发明的包括第一偏振干涉滤光器和第二偏振干涉滤光器以用于观察相应第一图像和第二图像的实施例的透射率曲线的曲线图，其中第一图像和第二图像借助相应第一组光谱发射器和第二组光谱发射器来照明；

图4J是示出根据本发明的从光谱发射器通过上述图4I的偏振干涉眼镜透射到每只眼睛的原始光谱的曲线图；

图4K是示出根据本发明的图4J的光谱的经缩放版本的曲线图，其中图4J的光谱经调整以在每只眼睛中实现平衡的白色光通量和颜色；

图4L是示出根据本发明的包括第一偏振干涉滤光器和第二偏振干涉滤光器以用于观察相应第一图像和第二图像的另一个实施例的透射率曲线的曲线图，其中第一图像和第二图像借助相应第一组光谱发射器和第二组光谱发射器来照明；

图5是示出根据本发明的具有黑带插件的扫描背光源的示意图；

图6是示出根据本发明的结合扫描背光源的黑带插件的过程的逻辑图；

图7A至图7H是示出根据本发明实施例的基于LED的扫描背光源在工作时的示意图；

图8A至图8H是示出根据本发明实施例的具有光控膜的基于LED的扫描背光源在工作时的示意图；

图9是示出三色刺激曲线的曲线图，描绘了典型眼中的三个视网膜传感器的光谱灵敏度；

图10是示出根据本发明的背光源结构的实施例的示意图；

图11是示出根据本发明的背光源结构的另一个实施例的示意图；

图12是示出根据本发明的背光源结构的另一个实施例的示意图；

图13是示出根据本发明的非成像光学元件的实施例的示意图；

图14是示出根据本发明的补偿渐减式照明的LCD透射的实施例的示意图；

图15是示出根据本发明的另一个背光源结构的实施例的示意图；

图16是示出根据本发明的白色腔体组件的实施例的示意图；

图17是示出根据本发明的在补偿滤光器和眼镜之间的波长间隙的曲线图；

图18是示出根据本发明的借助在补偿滤光器和眼镜透射之间的蓝移实现漏光减少的示意图；

图19是示出根据本发明的邻接光学结构和导光板区段的实施例的示意图；以及

图20是示出根据本发明的立体滚动背光源结构的实施例的示意图。

具体实施方式

图1是示出直观式显示系统100的示意图。直观式显示系统100包括直观式显示器102和用于观察一些模式的眼镜104。眼镜104分别包括左眼滤光器106和右眼滤光器108。左眼滤光器106和右眼滤光器108可包括延迟片堆叠以将从直观式显示器102发射的第一光束和第二光束解码。

直观式显示器102可在若干工作模式下工作，这些工作模式包括：(1)高级2D模式，(2)使用六基色光谱发射器的增强色域模式，(3)防窥模式，(4)双图像(或通道多路复用)模式，和(5)立体图像模式。在增强色域模式下，不需要眼镜104。在模式2至模式4下，眼镜104可用于将直观式显示器102上的图像解码。如参考以下描述将会知道的，滤光器106，108可具有不同构造以根据工作模式将图像解码。

图2是示出直观式显示器200的示意图。直观式显示器200包括背光源300、光调制面板210、背光源控制器220、光调制器控制器230、背光源电源240和模式控制器250。

在分割光谱时，显示器性能指标可包括白点(以及在第一组光谱发射器和第二组光谱发射器之间的白点匹配)、色域(以及在第一组光谱发射器和第二组光谱发射器之间的色坐标匹配)，和可得自第一组光谱发射器和第二组光谱发射器的光通量。这种显示器性能涉及复杂分析，该复杂分析可包括视觉感知、用于显示器影像的硬件、实际内容和用以改善在第一组光谱发射器和第二组光谱发射器的输出之间的匹配的软件修正。因此，可经由耦接到温度反馈模块224的温度传感器222提供对背光源300的温度控制。可由背光源控制器220管理白点、亮度和颜色控制参数，该背光源控制器包括经由颜色传感器226和光学反馈模块228对此类参数的反馈。背光源控制器220可向背光源电源240提供控制信号，该背光源电源向背光源300中的光谱发射器提供电流。亮度控制件242和相应的颜色控制件244a-f还可向背光源控制器220提供输入以用于调节显示器亮度和相应的颜色强度。可由白点控制器模块232经由线路234从光调制器控制器230接收白点控制输入。可由背光源控制器模块220经由线路236从光调制器控制器230接收背光源控制输入。

在该实施例中，经由模式控制器250控制模式选择，该模式控制器可根据所选模式切换第一输入视频信号262和第二输入视频信号264并且将信号提供给光调制器控制器230和背光源控制器220。例如，在高级2D模式和增强色域模式下，单个视频信号被输入到模式控制器250中。在通道多路复用模式和立体图像模式下，两个视频信号262，264被输入到直观式显示器200中。在防窥模式下，可将单个视频信号262输入到直观式显示器中用于第一图像，同时由模式控制器250中的图像生成功能合成第二图像。图像处理功能可由模式控制器250和/或光调制器控制器230执行。如图所示，入射偏振器212和出射偏振器214可分别位于光调制面板210的任一侧上。因此，直观式显示器200向观察者输出偏振光。

图3是示出基于LED的扫描背光源300的实施例的示意图。背光源300包括第一组光谱发射器310和第二组光谱发射器320。如该实施例所示，可使用边界结构330形成光学分离的子阵列。

在实施例中，第一组光谱发射器310可操作以输出窄透射范围R1，G1，B1；第二组光谱发射器320可操作以输出窄透射范围R2，G2，B2。如图所示，光谱发射器可按行布置，其中列在第一组发射器310和第二组发射器320之间交替(例如，按顺序为R1、R2、G1、G2、Bl、B2、...、R1、R2、G1、G2、Bl、B2)，然而，应显而易见，在其他实施例中可采用光谱发射器的替代顺序和物理构造。应注意控制边界结构330附近的照明的均匀性。均匀的亮度和色调取决于子阵列之间的任何物理间隙的程度、子阵列中LED亮度和色度的匹配，以及子阵列的驱动的定时。

人眼区分颜色的能力是基于视网膜中的不同细胞对不同波长的光的不同灵敏度。视网膜包括三种类型的颜色受体细胞或视锥。一种类型(相对不同于另外两种类型)对我们感知为紫色、波长约420nm的光的响应程度最大。(这种类型的视锥有时称为短波长视锥或S视锥)。另外两种类型在基因和化学方面密切相关。其中一种类型(有时称为长波长视锥或L视锥)对我们感知为黄绿色、波长约564nm的光最灵敏；另一种类型(有时称为中波长视锥或M视锥)对我们感知为绿色、波长约534nm的光最灵敏。

光(无论其波长组成多么复杂)都由眼睛减少到三种颜色分量。对于视野中的每个位置，三种类型的视锥基于每一者受刺激的程度来产生三个信号。这些值称为三色刺激值。图9中示出每种类型视锥的随波长而变化的响应曲线。由于曲线重叠，因此一些三色刺激值并不针对任一入射光组合而出现。例如，不可能主要刺激中波长/“绿色”视锥；将不可避免地同时在某种程度上刺激其他视锥。所有可能的三色刺激值的集合确定了人类色空间。已估计，人类可大致区分1千万种不同颜色。

通常，R1和R2窄透射范围基本上在人眼中的L视锥受体的灵敏波长范围内(如由图9所示)；G1和G2窄透射范围基本上在人眼中的M视锥受体的灵敏波长范围内；B1和B2窄透射范围基本上在人眼中的S视锥受体的灵敏波长范围内。如本文所用，术语“透射范围”是指来自光谱发射器的输出光谱，既指直接光谱，也指作为光谱发射器通过滤色器阵列的产物。

图4A是示出第一组光谱发射器和第二组光谱发射器的强度与波长关系的曲线图。第一组光谱发射器和第二组光谱发射器(R1，R2，G1，G2，B1，B2)的LED光谱被缩放到单位峰值发射。选择中心波长以便提供高度光谱分离，从而在分割过程中以很少光损耗实现本发明的工作模式。对于增强色域模式，这种分离还有益于使色域面积最大化。

图4B是示出第一组光谱发射器和第二组光谱发射器经滤光的强度与波长关系的曲线图。在该实施例中，第一组窄透射范围(Rl，G1，B1)与第二组窄透射范围(R2，G2，B2)基本上不重叠。如本文所用，术语“基本上不重叠”是指大部分光谱发射独立于来自另一个光谱发射器的相邻发射，使得通道之间的串扰优选地被最小化。本领域的普通技术人员应了解，使用一些现成的非理想光谱发射器技术，可能存在一些光谱重叠，例如在通道Bl和G2之间以及在通道G1和R2之间，如由图4B所示。然而，在选择光谱发射器(并且在一些实施例中，光谱过滤器)时，应注意使光谱发射器通道之间的这种串扰最小化。通过仔细选择光谱发射器的中心波长，可获得具有增强色域的优化色坐标。将会知道，其他类型的光谱发射器(诸如激光器和超级共振LED)具有比典型LED结构窄的透射范围，因此将不太可能具有重叠的光谱范围。通过充分的“非重叠”波长分离，可放松对眼镜104使第一光谱光集合和第二光谱光集合的影像有效分离的要求。这可与常规UHP灯光谱形成对比，其可使用显著辅助滤光来实现类似性能，这代表额外成本和光效率损失。

如图4B所示，在短/长基色发射频带(例如，B2/Bl，G2/Gl，R2/Rl)之间以及其他基色的发射频带之间均理想地存在凹陷。此分离优选地被最大化，可以理解的是，出于效率原因，色坐标应可接受并且保持在合理的适光灵敏度范围内(例如，短蓝色发射B2>430nm；长红色发射R1<660nm)。这种分离可直接完成，但可在光谱发射器(例如，LED)封装中结合额外的滤光以提供显示器的适当颜色性能。这可包括消除滤除光的滤光器、或结合到发射结构(例如，布拉格反射器)中的将光重新引导回到光生成介质的滤光器。此滤光对效率可几乎没有影响，条件是基本上捕捉主发射瓣，并且使发射的尾部衰减。尾部可相对宽，并且虽然其包含相对较少功率，但在立体模式下工作时其可对重影(ghost image)具有显著影响。这种尾部发射直接有助于串扰并且独立于眼镜104的性能。这是因为其发生在眼镜透射率应很高的波长处以确保对应图像的有效透射。

图4C是示出结合到光调制面板中的RGB滤色器阵列的经缩放光谱的曲线图。每条曲线优选地向对应组LED(或其他光谱发射器)发射频带(例如，R1R2)提供高通量，同时提供对剩余四种基色(例如，G1G2B1B2)的高密度阻挡以使饱和度最大化。当在增强色域模式下工作时，CFA光谱与对应组发射频带的乘积优选地提供可接受的色坐标，同时提供高通量。此外，过渡斜率和阻带阻挡密度足够大，使得剩余四种基色发射频带的漏光不以不可接受的方式减小色坐标的饱和度。在本发明的一个实施例中，再次参考图4C，滤色器阵列光谱根据光谱发射器发射频带的特定中心波长来定制。例如，当滤色器阵列(CFA)的蓝色滤光器提供剩余R1G1发射的高光学密度吸收时，由特定组R1G1B1基色照明的AMLCD产生(比如说)Bl的最大饱和度。类似地，当CFA的绿色滤光器提供剩余(R1B1)发射的高光学密度吸收时，出现G1的最大饱和度，依此类推。当显示交替的基色频带集合时，类似的论证是适用的。

由于通常用于CFA的染料滤光器具有有限的过渡斜率(以及对通量的阻挡密度)，因此仔细选择基色频带的中心波长对所产生色坐标的饱和度至关重要。由于六个频带堆积在相同波长范围中，因此享受最大色域增强可受到CFA光谱性能的限制。

图4D是示出第一组光谱发射器和第二组光谱发射器通过滤色器阵列的光谱的曲线图。对应色坐标由图4E中的点452、454、456表示，图4E是示出由修改色空间(u',v')中的RGB三角形限定的光输出集合的EBU曲线图。可保证短绿色(例如，G2)发射的一些减少以便使长蓝色基色(例如，B1)进一步饱和。

使用六基色光谱发射器，存在四种可能的基色频带分组。例如，虽然第一光谱发射器组在实施例中描述为R1G1B1，并且第二光谱发射器组在实施例中描述为R2G2B2，但光谱发射器的其他组合也是可行的。图4F示出对应于第一光谱发射器组(R2G1B2)和第二光谱发射器组(RIG2Bl)的另一种组合。该曲线图示出输入到面板的顺序白色照明光谱。光谱发射器组的替代分组包括R1G1B2/R2G2B1和R2G1Bl/R1G2B2。

图4G示出图4F的所得六基色光谱，其表示为特定白色输入光谱与滤色器阵列光谱(图4C中所示)中的每一者的乘积。图4H中示出对应的色坐标，该图是示出对应于图4G中参考的光谱发射器的第一光输出集合和第二光输出集合的EBU曲线图，其中光输出集合如由修改色空间(u',v')中的第一RGB三角形和第二RGB三角形所限定。这里，第一组光谱发射器提供由EBU色域图的第一RGB三角形462限定的第一光束，第二组光谱发射器提供由EBU色域图的包括第一RGB三角形外部的颜色的第二RGB三角形464限定的第二光束，使得增强显示模式提供由一个光束产生的增强色域。

原则上，以120Hz工作的显示器将产生按时间平均的输出，因此实际分组对性能来说并不关键。将产生按时间平均的亮度和白点。可发挥作用的细微之处包括在确定基色的饱和度时光谱重叠的细节。例如，可优选的是进行分组(B2G2)和(B1G1)，以便在分离蓝基色和绿基色的过程中使对CFA的限制最小化。另外，可能有益的是匹配白色输出光谱的亮度，以便减轻任何闪烁效应。

原则上，用于实现多基色显示器的分组可不同于在立体模式下使用的分组。这仅取决于有关结合到背光源中以用于对LED进行单独寻址的灵活性的实际问题。

在立体模式下，使用基本上非重叠光谱滤光器来分别针对左眼和右眼对第一图像和第二图像进行解码。图4I是示出包括第一偏振干涉滤光器和第二偏振干涉滤光器以用于观察相应第一图像和第二图像的实施例的透射率曲线的曲线图，其中第一图像和第二图像借助相应第一组光谱发射器和第二组光谱发射器来照明。经由具有第一占空比的延迟片堆叠，然后经由平行于LCD偏振器的分析偏振器提供用于左眼的图像。经由具有第二占空比的延迟片堆叠，然后经由与LCD偏振器交叉的分析偏振器提供用于右眼的图像。注意，这种平行/交叉布置(其中在每个堆叠中使用相同膜延迟)确保光谱重叠点由设计的相对占空比固定。

图4J示出从光谱发射器通过上述图4I的偏振干涉眼镜透射到每只眼睛的原始光谱。图4K示出图4J的光谱经缩放的版本，其中图4J的光谱经调整以在每只眼睛中实现平衡的白色光通量和颜色。用于优化眼镜滤光器设计以在每只眼中实现平衡的白色光通量和颜色的技术涉及在适当的颜色修正之后使净亮度最大化。可接受的颜色对应于每只眼睛借助修正的全白色(D65)看见可接受的基色(RGB)。然后可将最明亮的通道衰减以实现匹配的左眼/右眼亮度。在这些条件下，可通过选择性地将小比例的两个显示器基色添加到过饱和的第三基色中，来使每只眼有效地体验相同基色色调。

图4L是示出包括第一偏振干涉滤光器和第二偏振干涉滤光器以用于观察相应第一图像和第二图像的另一个实施例的透射率曲线的曲线图，其中第一图像和第二图像借助相应第一组光谱发射器和第二组光谱发射器来照明。在该实施例中，第一滤光器的透射光谱允许第一光束(Rl,Gl,B2)透射，第二滤光器的透射光谱允许第二光束(R2,G2,B1)透射。根据本发明，第一滤光器阻挡第二光束的光谱频率，第二滤光器阻挡第一光束的光谱频率。

光谱发射器的类型

如前所述，可使用各种类型的光谱发射器来为根据本发明的直观式显示器提供背光照明。虽然在通篇中将LED描述为在所述实施例中使用的光谱发射器，但与本发明一致，可使用其他合适的光谱发射器，诸如激光器和超级共振LED(或亚阈值激光器)。此类光谱发射器在实现下一代显示器方面提供若干益处，包括窄光谱发射、快速调制、便捷的子阵列封装、长使用寿命，以及不含汞，因此其在环境方面比CCFL更加可接受。上述光谱发射器提供有关快速调制的工作优点。由于LED的响应时间主要受到驱动器的限制(通常为数微秒)，因此可使用脉冲来优化功率效率/热管理，并且管理调制面板的暂时伪影。其他益处(诸如内容相关调光和主动色温控制)因合成光谱的电子控制的独立性而可为可行的。另外，LED适于构建子阵列或封装集群，从而实现扫描-背光源系统，这有利地提供了最少的暂时伪影。还有，大多数LED典型的长使用寿命以及其无汞构造提供了超过常规CCFL技术的优点。以上特征为实现从冷阴极荧光灯(CCFL)到具有光谱发射器(例如，LED、超级共振LED以及激光器)的背光源系统的迁移，具体地讲为实现高性能视频提供了动力。

适于以上功能的光谱发射器可采用多种形式。例如，有机发光二极管(OLED)条带可在衬底上以周期性方式(例如，Rl,R2,Gl,G2,Bl,B2)被图案化和/或堆叠。在一些实施例中，光谱发射器组310，320可直接以光学方式耦合到光调制面板202，而在其他实施例中，光谱发射器组310，320可经由光学透射部件以光学方式耦合到光调制面板202，这些光学透射部件包括光导、光导管、光纤、反射器、波导等等。这种光学透射部件可以是塑料、玻璃、硅基二氧化硅或它们的组合。分立LED还可封装在线性阵列中，直接安装在面板后方或者从一个或多个边缘耦合到光导中。用于提供调制面板的均匀照明的技术是熟知的，其使用边缘照明和光导，或安装在面板后方的LED阵列。

解决LCD显示器中的运动伪影问题

运动的表示迄今为止一直是常规LCD显示器的一个问题。影响因素包括：第一，典型LCD面板的响应太慢；第二，显示器的保持时间效应。关于第一个因素，在常规LCD显示器中，按逐行滚动方式对TFT面板进行寻址。一旦在LC层上施加电场，LC材料就需要数毫秒来在表示连续图像之间的灰度差的状态之间重新定向。在连续照明期间，运动对象可因此看起来在此过渡期间具有限定不清的位置，从而导致图像拖影的感觉。减轻此运动伪影问题的一项技术涉及开发更快切换的LC材料、对准方法和结构(例如多域)以及寻址方案(例如过度驱动)。

然而，已知以60Hz工作的保持型显示器将在任何环境下展示感知的图像模糊。在某些空间频率下，感知到的对比度几乎完全损失，甚至在假定无限快速切换LC时也会出现。为克服此问题，本行业正在重新设计面板，使其可在120Hz下工作。在这类频率下，可经由动态插值在包围图像之间插入交替图像。这些措施困难并且昂贵，但是其也通过允许例如无闪烁立体显示实现了一些多功能显示器。

尽管保持型显示器会造成感知模糊，但对于减少运动伪影，更快的LC切换也是期望的。目前，面板响应时间已显著改善，在高端显示器中，4ms是相当标准的响应时间。毫无疑问，该值将随时间推移而逐步改善。对于实现根据本发明的多功能显示器，此切换速度也是期望的。

为应对保持时间效应，减轻运动伪影的其他技术涉及对照明进行调制。Sluyterman等人教导了使用具有黑色帧插件的CCFL来减少运动模糊。然而，使用CCFL的该技术却引入了严重的问题。虽然CCFL原则上可用于消除光损耗/效率问题，但存在另一个问题：利用黑色帧插件在60Hz下工作引起闪烁。

结合有限LC切换考虑上面提到的限制，可期望的是使用本文中所公开的光谱发射器的扫描功能，从而优化照明的定时，使得照明遵循面板寻址。滚动的黑带即使没有消除前/后重影的出现，也可使其最小化。可使用LED(或者另选光谱发射器)的若干可单独寻址的子阵列来创建多个照明段。在实施例中，出于定时优化的目的，可使用子阵列的过程分组(例如，3至10)。注意，60Hz的黑带循环也会引起一些闪烁。

图5是示出利用黑带插件技术的扫描背光源的示意图。图5示出在时间循环t0到t5中的各个阶段的直观式显示器，其分别由简化的显示器照片510、520、530、540、550、560表示。

图6是示出结合图5的扫描背光源图示的黑带插件的过程的逻辑图。在时间t0时，在步骤602处，第一图像510由R1G1B1光谱发射器完全显示并且照明。在时间t1时，在子阵列502中关闭R1G1B1光谱发射器(在步骤604处)，并且重新构造与子阵列502相关联的液晶分子以显示第二图像(步骤606)。在时间t2时，接通子阵列502中的R2G2B2光谱发射器以显示第二图像的用R2G2B2基色照明的第一部分(步骤608)。在步骤608之前、与步骤608同时或在步骤608之后，在步骤610处，在子阵列504中关闭R1G1B1光谱发射器，因为针对第二图像重新构造了与子阵列504相关联的液晶分子(步骤612)。类似地，在时间t3时，图像530示出子阵列504中的R2G2B2光谱发射器，这些光谱发射器被接通以按R2G2B2基色显示第二图像的第二部分(步骤614)。此序列以与图像540和550类似的方式继续，直到时间t5，此时第二图像按R2G2B2基色完全显示(步骤616)。接着，该序列重复以再次使用第一组光谱发射器R1G1B1作为照明来显示第一图像的下一帧。第一图像和第二图像可对应于六基色数据、对应于立体图像的左/右透视图、对应于防窥显示器的两个图像、或通道多路复用显示器。

在另一个实施例中，第一组光谱发射器可能并不一直关闭，而是可提供通过被设计成使来自第一组光谱发射器的发射光谱通过的滤光器几乎看不见的降低强度输出。类似地，在该工作周期的另一个阶段中，第二组光谱发射器无需完全关闭。因此，这种实施例可允许光谱发射器在处于其‘停止运转周期’时被部分偏压，而不是被完全关闭。这可允许更快地在照明/非照明状态之间切换，因为当处于非照明状态下时，相应光谱发射器组将已经被部分偏压。

图7A至图7H示出背光源700中的第一组光谱发射器710和第二组光谱发射器720的子阵列702至708的顺序照明。图7A示出提供照明的第一子阵列702中的第一组光谱发射器710。按顺序，图7B随后示出提供照明的第二子阵列704中的第一组光谱发射器710。第一组光谱发射器710的序列在图7C和图7D中继而依次继续。接着，图7E示出提供照明的第一子阵列702中的第二组光谱发射器720，并且按顺序，第二子阵列704、第三子阵列706和第四子阵列708中的第二组光谱发射器720的照明，分别如图7F至图7H所示。

图8A至图8H是示出具有光控膜840的基于LED的扫描背光源800的另一个实施例的示意图。在该实施例中，工作顺序类似于上文参考图7A至7H所示的工作顺序。在该实施例中，光控膜840可提供对来自每一组光谱发射器的光的过滤和分散，从而提供照明的均匀性，特别是在子阵列之间的相应障壁附近。光控膜840还可在子阵列802、804、806、808中提供LED亮度和色度的匹配。

注意，LED阵列的实际工作在很大程度上取决于面板的功能。对于能够以足够快的速率进行全局更新的面板，这种使用子阵列的扫描背光源技术可得以避免，并且照明可在几乎不用牺牲亮度的情况下以闪烁模式工作。在这些情况下，照明器仅在利用两组基色中的任一组对面板进行泛光照明之间交替(例如，同时使所有R1G1B1光谱发射器闪光，然后使R2G2B2光谱发射器闪光等等)。可将黑色间隔插入帧之间，以允许LC(光调制面板)稳定。闪烁功能(如果使用)的范围取决于面板的响应时间。在逐行扫描面板中，还可使用闪烁背光源，但在亮度上会有一些额外的牺牲。

增强色域模式

使用根据本发明的背光源300的显示器能够产生比使用CCFL或三基色LED背光源的常规背光显示器丰富得多的调色板。如先前所论述，可在增强色域模式下实现六基色色域，该色域的每一个基色的饱和度得到改善。通过仔细选择六基色频带和滤色器阵列光谱，可实现大大扩展的色域。这允许显示常规AMLCD显示器简直不可能实现的更广范围的颜色。

当背光源300在增强色域模式下工作(显示二维图片)时，可实现具有不同色点的两组光谱发射器的优势。在这种情况下，照明段可同时利用子阵列中的所有LED来实现最大亮度和色域。在最大亮度条件下，背光源300借助红色滤光器提供R1和R2的乘积，借助绿色滤光器提供G1和G2的乘积，并且借助蓝色滤色器提供B1和B2的乘积。当需要调光时，可采取对所显示图像的色域有益的方式来执行调光。可将电流选择性地施加到特定光谱发射器，使得色域得以扩展。此外，可对特定光谱发射器进行照明或调光，以分别向显示器上需要增强亮度或减小亮度的区域提供选择性照明。

上述用于优化二维显示的扫描背光源功能与实现优化的六基色显示器、光谱分割立体显示器、防窥显示器或通道多路复用显示器的要求非常类似。通过在每个背光源子阵列中供应至少两组RGB LED阵列，实现了光谱可切换的扫描背光源。就使用顺序工作的程度来说，应采用至少2倍帧速率才可避免闪烁。然而，不同于色序式显示器，这种操作应没有色裂问题。这是因为每一帧包含图像按RGB的完整表示。

六基色显示器具有若干重要应用，在这些应用中，增强色域是有利的。当与提供透射/显示颜色精度的措施相结合时，此类显示器已经很重要。这个问题在电子商务中比在其他任何行业中在时间方面都更加紧迫，它会导致某些产品无法准确地在互联网上销售。这是因为在常规显示器上产品外观的表示会不一致，或不能够准确表示。在互联网上销售时装已经有显著的限制，因为监视器上的外观与实际产品并不完全相符。这些情况导致产品被大量退回，而且公众普遍怀疑是否能够在互联网上成功地购买某些商品。这会波及各类产品，诸如机动车辆、家具、室内装饰(例如装饰织物、台面、地板)等。

六基色显示器也是支持下一代摄影所需的基础设施的重要部分。能够进行六基色捕捉的图像捕捉装置需要图像打印技术和显示技术两者。由于在硬拷贝中观看到相对低比例的以电子方式捕捉的图像，因此在不牺牲图像品质的情况下显示此类图像将越来越重要。事实上，这种系统使得电子成像在性能和方便性两方面都领先于胶卷摄影。借助六色相机捕捉并在大屏幕六色AMLCD上显示的图像应提供远远优于观看硬拷贝的体验。

既然光谱发射器可单独寻址，并且显示器足够快地切换，因此本发明的背光源实施例还可支持顺序颜色显示。在这样的实施例中，移除CFA，以使得每个像素能够显示全彩色。当然，对切换速度支持使用顺序色彩运算的多功能显示器的需求极大地增加。在六色模式下工作的视频显示器可能需要360Hz的场速率以避免闪烁。然而，此类显示器容易受到色裂效应的影响，这可进一步提高场速率要求。

防窥模式

本发明的一个方面包括为直观式显示器提供防窥工作模式。该模式可用于防止外人看到敏感或专有信息，其应用包括例如移动计算。这种问题可限制专业人员在乘坐飞机或火车旅行时的工作活动。防窥模式还可用于观看可能属于个体特色的影像或文本。在家里，防窥显示器可用于允许成年人观看可能不适合孩子观看的节目。其还可用于允许观察者在不干扰显示器视线内的其他人的情况下观看节目。在后面这种情况中，观察者可佩戴附接有音频输入的眼镜以免受到干扰。这允许(例如)一个人观看电视节目，而另一个人在同一个房间里面读书。

在防窥模式下，可使用两组光谱发射器(例如，R1G1B1LED和R2G2B2LED)顺序地照明主要图像和次要图像。由R1G1B1光谱发射器照明的主要图像预期用于观看，而由R2G2B2光谱发射器照明的次要图像预期用于当在自然光下观看时使主要图像隐藏。次要图像合成为主要图像的反图像，使得当在自然光下观看时，观察到作为这两个图像的时间平均的中性灰色屏幕。此外，当用常规偏振眼镜观察时，该屏幕将也看起来无内容。然而，一套专门的波长选择性眼镜可将这两个图像解码。眼镜中的滤光器被设计为主要或仅使主要图像光谱通过，同时阻挡次要图像光谱。

可使用常规干涉滤光器技术(由沉积或拉伸共挤膜形成)、皱褶滤光器技术、全息技术或偏振干涉技术制造用于和防窥模式一起使用的眼镜。在本发明的一个实施例中，两个透镜在构造上相同；使用延迟片堆叠，然后是线性偏振器。由于本发明的直观式显示器可提供分析偏振器，因此眼镜可省略任何输入偏振器。由于任何滤光操作在无此偏振器的情况下都不完整，因此眼镜在自然(非偏振)光下将看起来为中性。偏振干涉的所有其他优点(诸如改善的光控制(通过减少反射)和改善的视场)被认为有利于呈现高对比度图像，可在较长时间段内舒适观测该图像。某些方面，诸如次要基色集的低光谱泄漏是提供高对比度的关键方面，因为显示器在50％占空比模式下工作。如果不使用防窥眼镜，则由清晰度反图像产生的次要图像伪影趋于有力地清除主要图像。

偏振干涉滤光器眼镜的重要方面在于均匀延迟片堆叠是有限脉冲响应(FIR)滤光器的体现。基膜中增大的延迟与采样率具有反向关系，因此增加了频率(波长)域中的振荡。此类周期性梳状函数用于根据基色组合分割光谱，并且是FIR滤光器中的自然现象。通过如在共同转让的美国专利No.5,751,384中所述的网络合成技术，可根据所需边缘函数和占空比设计延迟片堆叠，该专利以引用方式并入本文中。延迟片堆叠的设计方法的其他细节在美国专利申请序列号09/754,091中更详细地描述，该专利申请据此以引用方式并入本文中。

相反地，体现无限脉冲响应(IIR)滤光器的薄膜干涉滤光器(诸如为与Jorke系统一起使用而教导的那些)需要许多层来实现窄凹陷，同时非常严格地控制层厚，以满足严格的中心波长和频带边缘波长容差。多个凹陷当然需要单个陷波滤光器的堆叠。多凹陷干涉滤光器难以被制造为在50％的点上都有严格容差，并且注定是昂贵的选件。此外，具有如此高的波长选择性的滤光器对入射角敏感。视角效应允许次要图像渗滤并且减小外观对比度和均匀性。

多路复用图像模式

根据本发明的另一个方面，佩戴不同组眼镜的观察者可使用通道的时间多路复用独立观察同一显示器上的不同多媒体图像。

在通道多路复用显示模式下，在自然光中观察来自两个通道的影像的时间平均叠加。第一观察者佩戴第一组眼镜，该眼镜使在使用基色R1G1B1的第一色域中显示的影像通过。第二观察者佩戴第二组眼镜，该眼镜使在使用基色R2G2B2的第二色域中显示的影像通过。因此，通过相应眼镜，第一观察者看见对应于第一色域的影像，第二观察者看见对应于第二色域的影像。就图像在通过滤光器观测时光谱不重叠的程度来说，不应观察到交替通道的重影。利用在120Hz工作的显示器，每个人独立地以60Hz观察50％工作周期的图像。因此，例如，应用多路复用图像模式允许在同一直观式显示器上观看两个电视频道，每个频道被呈现为占据整个屏幕。另一种应用允许第一观察者观看电视，而第二观察者网上冲浪。第三种应用允许第一视频游戏玩家观察多玩家视频游戏的第一显示图像，而第二玩家观察第二显示图像。当然，应显而易见的是，各种其他应用可利用多路复用图像模式。

立体图像模式

使用立体影像来在2D显示器上创建具有深度的外观。不同于一些其他立体显示方法(诸如微偏振器阵列)，本发明提供没有空间分辨率损失的三维影像。只要显示器可足够快地工作以避免闪烁效应，就可实现优越的3D体验。

通过仔细设计背光源，可实现2D性能实际上没有降级、并且具有最少的额外硬件的高品质3D显示器。根据本发明的立体显示器以与上述防窥显示器或增强色域六基色显示器类似的方式工作。在立体成像模式下，顺序地呈现表示左右视图的第一图像和第二图像，这些图像(优选地)通过具有第一组光谱发射器和第二组光谱发射器的背光源(如先前所论述)的操作具有基本上不重叠的光谱分量。当在自然光下观看时，这些视图看起来在显示器上重叠。使用一组适当的眼镜来对这些图像进行解码，使得左视图图像由右透镜阻挡，并且右视图图像由左透镜阻挡。这在原理上可使用多种技术完成，如上所述。然而，偏振干涉滤光器技术在先前论述的方面优于其他技术。

在所述立体显示器实施例中，使用偏振-干涉眼镜来分离图像的左视图和右视图。这种眼镜的透镜包括线性延迟膜的堆叠，然后是分析偏振器。根据所述实施例，由AMLCD的分析偏振器提供线性偏振输出，该分析偏振器被取向为平行于第一透镜中的偏振器，并且与第二透镜的偏振器交叉。第一透镜和第二透镜中的延迟片堆叠设计是相同的。此外，对延迟片堆叠设计(特别是占空比)进行选择，使得到每只眼睛的光耦合最大化，透镜之间的光谱重叠(这导致图像串扰)最小。

眼镜设计考虑因素

不同于先前论述的防窥眼镜，立体-显示器眼镜用于顺序地向每只眼睛交替呈现不同图像。在构造上，该眼镜在很大程度上如先前所论述。然而，对于立体观察应用，与每个左滤光器和右滤光器相关联的光谱像照明源一样基本上不重叠。重影外观的范围(忽略软件修正)在很大程度上取决于滤光器的动态范围和滤光器在LED(或其他光谱发射器)发射附近的光谱重叠程度。源发射(激光器最佳，超级共振LED次佳)越受限，眼镜所需的滤光操作的要求越松。一般来说，期望改善的动态范围，但选择性源准许滤光器过渡斜率有所松动。在实践中，该松动的程度取决于制造中发射中心波长的容差。因此，利用超级共振LED作为光谱发射器可提供解决以上设计因素的良好折衷办法。

立体-显示器眼镜的实施例包括为使用相同延迟值的左右滤光器使用延迟片堆叠。使用如在共同转让的美国专利No.5,751,384中所述的网络合成技术，可选择每个透镜的占空比，该专利以引用方式并入。再次参考图4I，该曲线图示出包括第一偏振干涉滤光器和第二偏振干涉滤光器以用于观察相应第一图像和第二图像的实施例的透射率曲线，其中第一图像和第二图像借助相应第一组光谱发射器和第二组光谱发射器来照明。每个滤光器的曲线具有一系列急剧的过渡斜率，以及平坦的通频带和阻带。根据本发明，可对每个透镜的光谱曲线的占空比进行选择从而控制光谱重叠的程度。当左图像的平行偏振器光谱与右图像的交叉偏振器光谱重叠时，确保了恒定的重叠因素。这是结合功率守恒原理在每个堆叠中使用相同延迟膜的结果。

这种偏振-干涉眼镜透镜很像常规3D偏振透镜，在外观上呈中性，因为延迟片堆叠在自然光下完全透明。在此方面，观察者将看起来佩戴着与任何观测者匹配的中性眼镜。对于佩戴者来说，自然世界将同样通过每个透镜看起来相同，并且将主要或仅在观察偏振输入时看起来不同。这些透镜将因此用于将周围环境的亮度减少50％，在观察显示器时(忽略透镜的滤光操作)几乎没有插入损耗。使用当前的高性能线性偏振器，偏振光的内部插入损耗在绿色波段中为约6％。

根据本发明的实施例，可使用具有由偏振干涉提供的高度选择性光谱过滤的基于吸收的眼镜来在舒适度、穿透性、亮度和串扰方面给出最佳性能。此外，这些透镜可形成为柱面形状，或甚至根据复合曲率而热成形，以使视场效应最小化。另外，基于双轴拉伸延迟膜的延迟片堆叠几乎对入射角光谱移位不敏感。使用眼镜还可有助于完全环绕3D的头部追踪，因为无穷远点将不随用户一起移动。

如先前所论述，在一些实施例中，当使用提供线性偏振输出的显示器时，可省略每个滤光器的输入偏振器，因此在每个滤光器中有且仅有一个偏振器。在每个滤光器上增加输入偏振器稍微减少通量，但其还可对自然世界的外观有影响。(这种具有输入偏振器的滤光器由共同转让的美国专利No.7,106,509所教导，该专利据此全文以引用方式并入)。当通过每个滤光器观察时，该影响可为亮度和/或色度差异的形式。由于观察者通常观看所显示图像以及周围环境的一些部分两者，因此通过每个滤光器看见的差异可能使其分散注意力。此外，这类差异难以修正，部分原因在于可在许多光谱不同的环境照明条件(例如，阳光、荧光灯、白炽灯等等)下观看立体显示器。虽然可小心控制显示图像的条件，但当通过每个滤光器观察时，自然世界的相对外观可相差悬殊。因此，可期望提供色度和亮度在所有环境光条件下都匹配的左/右滤光器系统。当观察该显示器时，可通过改变R1G1B1和R2G2B2的光谱发射，使其匹配由每只眼睛看见的白点的色度和亮度，来进行仔细修正，这在自然世界是不可能的。通过省略每个滤光器的输入偏振器，这些条件很可能出现，因为自然世界几乎是非偏振的。

偏振干涉眼镜的有益方面在于对比度增强。光的过滤(使得只有适当的基色组合(例如，R1G1B1或R2G2B2)被允许通过)具有消除从周围环境源入射到显示器上的宽带眩光的效果。虽然向每个透镜添加输入偏振器消除中性外观，但这样做的好处是通过阻挡正交偏振消除了眩光，从而进一步增加了对比度。另外，输入偏振器使对造成图像串扰的头部倾斜的灵敏度最小化。在这种情况下，头部倾斜主要用于减小显示器的亮度。

用于在不添加次要偏振器的情况下降低对头部倾斜的灵敏度的一种技术是，将四分之一波长延迟片(或圆形延迟片)置于显示器和眼镜两者上。相对于显示器上的偏振器以45度取向的四分之一波长延迟片产生具有特定旋向性的基本上圆形偏振。在眼镜上以负45度取向的次要匹配四分之一波长延迟片具有抵消前者的偏振效应的效果。从线性到准圆形坐标系的转变在头部倾斜灵敏度中产生一阶消除。对于零阶四分之一波长延迟片，使延迟值优选地紧密匹配以使重影最小化。

在另一个实施例中，在显示器和眼镜两者上提供四分之一波长延迟片，如上所述，并且在眼镜上添加输入偏振器。这样，串扰得以最小化，同时显著降低了通量对头部倾斜的灵敏度。这种眼镜可尤其适于上述防窥显示器，其中每只眼睛的透镜都匹配。在左眼和右眼的滤光器匹配的情况下(例如，在防窥模式和多路复用显示模式下)，自然世界的外观差异的不良影响不存在。

前述内容提供各种实施例，这些实施例旨在举例说明对多功能显示器起作用的考虑因素。前述内容显示，能够提供各种工作模式的多功能显示器可以具有单个背光源。前述内容进一步显示，要实现多功能显示器，不需要增加显示器成本的特殊膜或调制器。许多因素有助于对LED背光源设计进行选择，以在(例如)立体模式下工作时实现平衡输出。清楚地，该例子显示明视响应对长红输出要求很关键，或许论证了中心波长中的蓝移。事实是，在实际设计中，许多因素，包括光谱发射器的成本(相对于发射波长)、光谱展宽、中心波长和峰值输出功率的可用性、使用寿命(并且随使用寿命的改变)、热管理、每种类型的LED的数目等，全部都是重要的考虑因素。

如先前所论述，可通过提供具有多个基色的顺序背光源创建立体多视图显示器，如例如在Sharp和Robinson的标题为“Multi-functional active matrix liquid crystaldisplays”(多功能有源矩阵液晶显示器)的美国专利No.8,233,034中总体论述，该专利全文以引用方式并入本文中。发光二极管(LED)源在中心波长方面的选择有限，并且具有宽光谱带宽，这两个特点都是因为技术所限制。要实现低立体串扰和宽色域，期望具有调谐中心波长的窄频带源。

根据本发明，一种光学结构可向显示器提供光。该光学结构可包括：激发源，其可操作以发送照明；输入滤光器，其可操作以从激发源接收照明并且可操作以基本上透射第一波段的光并且可操作以基本上反射第二波段的光。该光学结构还可包括：具有发射器的发射器区，其中发射器区可操作以接收至少第一波段光，并且发射器可操作以由至少第一波段的光激发并且发射第三波段的光；以及输出滤光器，其可操作以从发射器区接收至少第三波段的光，并且可操作以输出至少第四波段的光，其中第四波段的光的带宽比第三波段的光的带宽窄。发射器可被调谐以发射波长比从输入滤光器接收的光长的光。

输入滤光器和输出滤光器中的任一者或两者可以是二向色滤光器。输入滤光器，发射器区和输出滤光器可完全或部分由可操作以从激发源接收照明的腔体环绕。该腔体可包括白色内壁或金属化内壁中的至少一者。

该光学结构还可包括可操作以从发射器区接收照明的角度减小元件，其中角度减小元件可为棱镜带。该光学结构还可包括可操作以从至少激发源接收照明的角度转换非成像光学器件，并且角度转换非成像光学器件可以是光导管或复合抛物面聚光器中的一者。另外，该光学结构可包括可操作以从输出滤光器接收光的角度增大元件。光学间隔层可位于输出滤光器和至少第一导光板之间的该光学结构中。此外，积分器可位于激发源和输入滤光器之间。

该光学结构可向显示器提供光，并且显示器可接收针对立体图像的寻址。第一导光板和第二导光板可滚动，以使得左图像和右图像可由光谱分离源照明。

同样，根据本发明，一种用于对显示器进行背光照明的方法可包括：从照明源提供至少第一波段的光；在输入滤光器处接收第一波段的光并且使第一波段的光穿过输入滤光器透射；并且在发射器区接收第一波段的光并且激发发射器区中的发射器，从而产生至少第二波段的光，并且使第一波长波段的光中的至少一些光穿过发射器区透射。该方法还可包括在输出滤光器处接收至少第二波段的光并且输出第三波段的光，其中第三波长的光的带宽可比至少第二波长的光的带宽窄。该方法可还包括在输出滤光器处从发射器区接收第一波段的光中的至少一些光并且透射第四波段的光，其中第四波段的光的带宽比来自发射器区的第一波段的光窄。输入滤光器可接收由发射器区产生的第三波长的光。第三波段的带宽之外的波长可由输入滤光器往回朝向发射器区引导。

继续论述，用于对显示器进行背光照明的方法可包括在发射器区处接收第三波长的光的带宽之外的波长的光，这可激发发射器区中的发射器并且产生在第三波长的光的带宽内的光。可将第三波长的光往回朝向输出滤光器引导。输出滤光器可将光引导到至少第一导光板并且寻址到显示器的立体图像。导光板可滚动，以使得显示器上的第一图像和第二图像由光谱分离源照明。在显示器切换周期期间，右图像和左图像可由照明的暗带分离以实现高对比度。

除了本发明之外，可将相邻通频带置于立体眼镜和输出滤光器中，其中输出滤光器的通频带可相对于立体眼镜的通频带红移。

本文总体论述了一种光学结构，其作为液晶显示器背光源的窄频带高度色饱和光源。该光学结构的光源可包括激发源，诸如蓝光LED。虽然激发源在本文中可论述为蓝光LED，但激发源可以是具有适当能量以激发发射器区中的发射器的任何源。同样，术语激发源、光源和照明源在本文中仅出于论述目的而非限制目的可互换使用。

该光学结构可向导光板提供光，并且可用作液晶显示器的背光源。在一个例子中，不止一个光学结构可产生两组颜色，例如R1G1B1和R2G2B2，这些颜色可在立体背光液晶显示器中使用。该光学结构可用于通过回到该光学结构中的更宽带宽光的光循环产生更明亮的背光源结构。

在一个实施例中，量子点可与激发源(诸如LED)一起用于创建背光源中使用的调谐窄频带光源，从而提供宽色域和低立体串扰。量子点或磷光体可以是工程设计为具有特定近似中心波长和窄光谱分布的发射器。量子点发射器连同补充光源一起，可形成可用于多功能显示器的合适的光谱发射器群组。在一个例子中，可形成的光谱发射器群组可以是R1G1B1和R2G2B2。补充光源可以是但不限于LED、激光器、激光二极管、半导体源、它们的任何组合等等。

该光学结构可包括输入滤光器、发射器区和输出滤光器。这种光学结构可产生更饱和的颜色，以用于更宽的显示器色域。此外，该光学结构可通过回到该光学结构中的更宽带宽光的光循环产生更明亮的背光源结构。本文中将详细论述光循环。

在一个例子中，输出滤光器可透射一个波段的波长，例如λ_blue1+/-Δλ_blue1，并且反射另一个波段的波长，例如λ_yellow1+/-Δλ_yellow1。发射器区可包括发射器材料诸如磷光体或量子点，并且可由短波长光诸如λ_blue1+/-Δλ_blue1激发。继续，发射器或发射器材料可被调谐以一个或多个特定较长波长(诸如λ_green1+/-Δλ_green1和/或λ_red1+/-Δλ_red1)发射光。另外，输出滤光器可透射一个或多个波段的波长，例如λ_blue1+/-Δλ_blue11、λ_green1+/-Δλ_green11、和/或λ_red1+/-Δλ_red11。透射光的带宽可基本上比输入光窄。窄化频带之外的光或波长可由输出滤光器往回朝向发射器区和输入滤光器反射。这样，该光可激发发射器区中的发射器材料并且产生可穿过输出滤光器透射的光。另外，从发射器区生成的往回朝向输入滤光器行进的光可由输入滤光器朝向输出滤光器反射，以基本上增强输出光的亮度。

该光学结构的输入滤光器和/或输出滤光器可以是使用薄膜沉积技术构造的二向色滤光器。该光学结构的一部分可包含在反射腔中。反射腔可具有白壁或金属化壁，这些壁用于增加发射器区中的激发光并且用于增加离开输出滤光器的光的量，如在本文中关于至少图16所指出和论述。

通常，可将积分器放置在激发源(诸如LED)和输入滤光器之间，以使激发光在到达发射器区之前基本上均匀，如关于至少图15所绘示和论述。积分器可以是白壁腔体、光导管和/或漫射器，本文中将对其进行详细论述。

在该光学结构中可包括角度减小元件。此角度减小元件可以是任何类型的棱镜带，诸如3M BEF II带。通常，角度减小光学元件可以是棱镜膜、模制结构、柱面透镜阵列、球面透镜阵列、它们的任何组合等等。在该光学结构中还可包括角度转换元件。角度转换元件可以是非成像光学器件，诸如锥形光导管或复合抛物面聚光器。可将角度转换元件放置在发射器区和输出滤光器之间以控制在滤光器平面处的光入射角，而实现较少的滤光器截止角偏移，如在至少图15中所示出并且在本文中所论述。

该光学结构还可包括角度增大元件。角度增大元件可以是漫射器膜、粗糙光学表面、柱状透镜膜中的任何单独一者或它们的任何组合等等。角度增大元件可位于输出滤光器之后以改善进入背光源的导光板部分的光的均匀性，如在本文中关于至少图15所指出和论述。

该光学结构中还可包括光学间隔层。光学间隔层可以是光学厚板，并且可包括在输出滤光器和导光板之间以允许光学结构沿导光板的侧面基本上无缝邻接。在本文中关于至少图19对该部件进行指示和论述。

可采用该光学结构作为导光板和显示器的照明源。显示器可以是多功能显示器并且可显示2D图像或立体图像。使用此光学结构，立体图像可被寻址到显示器或LCD，并且背光源可滚动，以使得LCD上的左眼图像和右眼图像可由光谱分离源照明。这些光谱分离源可由单独的光学结构提供。单独的光学结构可向导光板提供光。一个光学结构可向一个或多个导光板提供光，并且一个或多个光学结构可向一个导光板提供光，或任何数目个光学结构可向任何数目个导光板提供光。在LC切换周期期间，左眼图像和右眼图像可由照明的暗带分离，从而实现高对比度和低立体串扰，如在本文中关于至少图20所绘示和论述。单独的两个或更多个光学结构可产生至少两组颜色，例如R1G1B1和R2G2B2。这些光学结构可在立体背光液晶显示器中使用，如关于至少图20所绘示和论述。

在一个例子中，光谱不同的光学结构可照明同一导光板，并且可以时间顺序方式被驱动，以与可顺序驱动到液晶显示器面板的左眼图像和右眼图像同步地照明导光板。关于至少图20将此示出并且论述。

除了对立体系统的论述之外，可在立体眼镜和输出滤光器的相邻通频带之间设置光谱间隙。光谱间隙可为大约5纳米。输出滤光器的通频带可相对于眼镜的通频带红移，以提供在输出滤光器处的大范围光入射角上的低立体串扰，如关于至少图17所绘示和论述。

如图10中所示，每个光谱发射器群组的源和量子点可在导光板(LGP)的两端垂直堆叠。图10是示出背光源结构的实施例的示意图。图10的背光源结构1005包括光源1000、带通滤光器1010、发射器区1020、补偿滤光器1030、漫射器1040和导光板1050。可将光源1000，以及带通滤光器1010、发射器区1020、补偿滤光器1030和漫射器1040位于LGP的两端以在任何特定图像帧期间从两侧照明LGP，从而创建更均匀的照明源。虽然光源1000在图10中示出为LED并且在本文中作为LED论述，但光源1000可以是任何适当的光源，包括但不限于LED、激光器、激光二极管、半导体照明源、它们的任何组合等等。在图10中，带通滤光器1010、发射器区1020和补偿滤光器1030可包括在腔体中。在本文中将进一步详细论述该腔体。

继续图10的论述，光源1000可向带通滤光器1010提供照明，带通滤光器1010可透射某个波段。在一个例子中，带通滤光器1010可以是蓝光通过滤光器。带通滤光器1010可以是提供合适波长的任何合适的滤光器。此外，带通滤光器或通频带滤光器可以是可操作以透射第一波段并且可操作以反射第二波段的任何输入滤光器。在一个例子中，短波长光可被提供到发射器区并且可操作以充当发射器区中的发射器或发射器材料的激发源。在这个例子中，透射波段可以是400至480nm的大致范围，并且反射波段可以是480至700nm的大致范围。随后可将透射波长或波段提供到发射器区。该波段可用于激发发射器材料。发射器材料可以是磷光体或量子点，并且可由短波长光激发。此外，发射器可被调谐以一个或多个预先确定的波长发射光，其中一个或多个预先确定的波长可比激发波长长。在本文中，量子点还可表示为并且/或者称为“QR”或量子轨道。另外，术语发射器和发射器材料在本文中可互换使用。输出滤光器可操作以透射一个或多个波长，其中透射波长可具有比输入光波长窄的带宽。

一旦将该波段提供给发射器区，发射器就可由短波长光激发并且为背光源产生合适波长或波段或颜色。所述波段可比所期望的窄带宽要宽，因此可采用补偿滤光器1030。该补偿滤光器可用于使从发射器区接收的发射波段变窄到由LGP采用的合适窄波段。这些波长中的一些可能不通过补偿滤光器，因为它们可能不在透射穿过补偿滤光器的合适窄波段内。这些在该窄波段之外的波长可以是“循环的颜色”并且反射回到发射区中，并且可用于激发发射区中的发射器以产生更多光。该光可出射以返回补偿滤光器。

在如图10所示的LGP入射面处，漫射器或均匀度控制膜1040(诸如由3M公司提供的均匀度膜)可在LGP附近由空气隔开、接近于LGP、附接到LGP、模制到LGP、它们的任何组合等等，以增加LPG内的入射角的(AOI的)照明。这允许在LGP内的短光路上有基本上均匀的照明分布。漫射器1040可以是背光源的可选元件。

如在图10中所指出的那样，带通滤光器1010可由粘合剂1060附接到发射器区1020。类似地，发射器区1020可附接到补偿滤光器1030，并且漫射器1040可通过粘合剂1060附接到LGP。该粘合剂可以是任何合适的粘合剂，包括但不限于压敏粘合剂带、环氧树脂、UV胶、它们的任何组合等等。注意，虽然在图10中，在带通滤光器和发射器区之间、在发射器区和补偿滤光器之间、以及在漫射器和LGP之间的粘合剂全部都标记为1060，但其可以是或可以不是相同的粘合剂。

虽然图10仅示出九个构成照明源的LED，但更少光源或更多光源可构成照明源。同样地，虽然有三个导光面板，但可视情况采用更多LGP或更少LGP。量子轨道和带通滤光器被绘示为三个元件，这仅出于示例性目的而并非意图限制。该光学结构中可能有任何数目个量子轨道。量子轨道的数目可主要与面板的垂直分辨率有关，例如1920×1080。在一个实施例中，该光学结构中可采用不到十个量子轨道。另外，虽然图10中示出在量子轨道和带通滤光器之间存在中断，但这仅出于示例性目的而并非意图限制。在该光学结构中，中断可能存在，但可能不会导致均匀度的明显损失。图11是示出背光源结构的另一个实施例的示意图，该实施例类似于图10。如图11中所示，背光源结构1105的另一个实施例可包括照明源1100、带通滤光器1110、发射区1120、棱镜膜1125、补偿滤光器1130、漫射器1140和LGP 1150。类似于图10，背光源结构1105还包括粘合剂1160。

如图11中所示，可将棱镜膜1125(诸如由3M公司提供的BEF膜)放置在量子点和补偿滤光器之间，以控制通过补偿滤光器的入射角。量子点或发射区1120和带通滤光器1110可集成到棱镜膜的入射面中，并且类似地，补偿滤光器1130可集成到棱镜膜的出射面中。例如，可在棱镜结构上沉积涂层，取代为涂层制备单独的板。发射区1120和带通滤光器110中的任一者或两者，和/或补偿滤光器1130可分别集成到棱镜膜的入射面和出射面中。

在又一个实施例中，补偿滤光器可以是二向色滤光器或聚合物滤光器，其可添加到背光源结构以使特定色带中的发射进一步变窄，从而防止导致如图10和图11中所示的欠饱和颜色和立体串扰的不利发射。如果补偿滤光器位于导光板的一端处，则其还可用于将位于LGP的相对侧上的另一个光谱发射器群组的发射基本上反射回到导光板中，从而防止导致欠饱和颜色和立体串扰的不利发射。

使LCD的滤色器阵列增厚还可改善窄频带发射并且防止相邻或附近的颜色使感兴趣的颜色欠饱和。

如在图10和图11两者中所示，通频带滤光器可位于激发或照明源与发射区或量子点之间。通频带滤光器可用于使从量子点发射的光基本上远离激发源并且朝向导光板反射。此外，通频带滤光器可以是可操作以透射第一波段并且可操作以反射第二波段的任何输入滤光器。在一个例子中，激发源可以是蓝光LED，不过它也可以是蓝光或紫外光激发源。通常，对于磷光体和量子点，合适的激发波长可低于发射波长。

二向色补偿滤光器的透射可取决于进入滤光器的光的入射角(AOI)。当AOI增大时，透射频带可朝向光谱的蓝色部分偏移。这会在两个眼睛视图之间造成立体串扰。可将非成像光学器件(NIO)插入在基本上各向同性的发射量子点和补偿滤光器之间，以将发射从高AOI源转换为较低AOI源，从而如在图12中所示提高立体对比度。

图12是示出背光源结构1205的另一个实施例的示意图。如图12中所示，背光源结构1205包括照明源1200、带通滤光器1210、发射区1220、非成像光学器件1225、补偿滤光器1230、漫射器1240和LGP 1250。类似于图10和图11，背光源结构1205也包括粘合剂1260。NIO可采用但不限于如下形式：锥形光导管、复合抛物面聚光器(CPC)、透镜、它们的任何组合等等。在锥形光导管或CPC的情况下，锥形可为一维或二维，并且该结构可用玻璃、塑料或空气填充。如果NIO在一个维度上为锥形，则可主要利用模制到NIO的出射面中的棱镜结构来控制在NIO的输出处沿大致正交维度的光角度。同样，如图12中所示，发射区或量子点1220可集成到NIO中。在图12中，在补偿滤光器和NIO之间示出了间隙。补偿滤光器和NIO可对接耦合在一起，使得大量的光可从NIO通过并到达滤光器。另选地，粘合剂层可位于补偿滤光器和NIO之间。

虽然带通滤光器被示出为单独的元件，但每个NIO对应一个带通滤光器，该带通滤光器可以是覆盖这些NIO中的两个、三个、等…或全部的输入区域的较大滤光器。相反，虽然补偿滤光器和漫射器或均匀度胶带在图12中被示出为单片，但补偿滤光器和漫射器可以不止一片。

图13是示出非成像光学元件的实施例的示意图。如图13中所示，量子点或发射器区1320、补偿滤光器1330和蓝色滤光器1310可各自集成到NIO结构1325中。换句话说，蓝色滤光器和补偿滤光器可分别是NIO的入射面和出射面上的涂层。例如，可通过为量子点材料提供腔体或在NIO的出射面或入射面直接涂覆滤光器，来集成量子点、补偿滤光器和蓝色滤光器，如图13中所示。在图13中，可通过涂覆NIO 1325的入射面来创建带通滤光器1310，并且可通过涂覆NIO 1325的出射面和/或小平面来创建补偿滤光器1330。

在量子点集成到NIO中的情况下，量子点可包含在通过在光导管外部涂覆或包覆成型白色材料而形成的积分腔中，其中在NIO的锥形端处或附近的一个面基本上朝向激发源取向，并且另一个出射面基本上朝向NIO的角度转换部分取向，例如在如图13中所示的锥形光导管的宽端处。如图13中所示，腔体1380可涂覆或包覆成型白色材料，同时光导管1390的锥形区可未经涂覆。该腔体可用白色材料涂覆，以将来自各向同性的发射量子点的发射反射并且散射回到发射材料中。另外，光导管的锥形区可未经涂覆以维持入射角并且通过使用全内反射增强光导管中的反射率。NIO可在该光学结构中充当角度转换元件。

在不均匀照明离开LGP的例子中，LCD透射可为渐减式(以电子方式)，以补偿不均匀照明并且创建如图14中所示的均匀照明的图像。图14是示出补偿渐减式照明的LCD透射的实施例的示意图。如在图14的例子中所示，导光板1450可提供不均匀照明。在这个例子中，导光板1450可在A侧上提供较少照明，并且在B侧上提供较多照明。为补偿这种不均匀照明，LCD 1455可以电子方式渐减，并且可在C侧上提供较高透射水平并且在D侧上提供较低透射水平。因此，该LCD显示器可看起来基本上均匀。

图16是示出白色腔体组件的实施例的示意图。类似于先前的图，图16中包括照明源1600、第二漫射器1603、带通滤光器1610、量子轨道1620、棱镜滤光器1625、补偿滤光器1630和漫射器1640。图16中还包括腔体1602和间隔层区1635。间隔层区1635可允许附近的腔体组件在间隔层边缘处邻接，并且在整个间隔层面上提供基本上均匀的照明。腔体1602中可包含照明源1600、第二漫射器1603、带通滤光器1610、量子轨道1620、棱镜滤光器1625、补偿滤光器1630和漫射器1640。腔体1602可以是反射腔，其可具有白色腔壁或金属化腔壁、镀银壁、它们的任何组合等等，以增加发射器区中的激发光和增加离开输出滤光器的光的量。另外，量子轨道的端壁还可是反射性的、白色的和/或金属化的，以便可基本上防止光泄漏，同时量子轨道的剩余部分可保持透射率。虽然照明源仅有一部分(具体地讲，图16中的LED)包含在腔体1602内，但所有照明源都可包含在腔体1602内，或光可借助腔体1602外部的光源耦合到腔体1602中。

可借助二向色滤光器或光谱相关偏振控制滤光器的聚合物堆叠实现用于对来自多功能显示器的影像(例如立体影像)进行解码的眼镜。在一个例子中并且如在图17中所示，光谱间隙(例如大约5nm)可位于立体眼镜和背光源结构的输出滤光器中的相邻通频带之间。图17是示出在补偿滤光器和眼镜之间的波长间隙的曲线图。该背光源结构的输出滤光器或补偿滤光器的通频带可相对于眼镜的通频带红移，以提供在输出滤光器处的大范围光入射角上低立体串扰。

如本文中所述，用于多功能LCD显示器的背光源可包括宽色域和高立体对比度。另外，可实现更高的光效率、高色彩校正效率和良好的左/右亮度平衡。

在一个实施例中，光学结构可以是用于液晶显示器背光源或一般照明(例如精密彩色照明)的窄频带高度色饱和光源。该光学结构还可用于产生更饱和的颜色以实现更宽的显示器色域，并且还可用于通过使更宽带宽光回到该光学结构中的光循环产生更明亮的背光源结构。如在图18中所示，该光学结构可包括至少激发源例如蓝光LED(图18中未示出)和用于透射第一波段并且反射第二波段的输入滤光器1810。

图18是示出借助在补偿滤光器和眼镜透射之间的蓝移实现漏光减少的示意图。如图18中所示，输入滤光器1810可从激发源或照明源接收初始光或照明。初始光可穿过输入滤光器1810并进入发射器区1820。初始光可直接穿过发射区并且还穿过输出滤光器1830。另选地，在输入滤光器1810处的初始光可入射到发射区1820中的一些发射器上。一旦由初始光激发，这些发射器就可产生发射光，该发射光可以是第二子组光。可将发射光往回朝向输入滤光器1810引导或沿其他方向引导到输出滤光器1830。在输入滤光器1810处的发射光可反射离开输入滤光器并且回到发射器区，并且光循环过程可重新开始。同时，在输出滤光器1830处被引导的发射光可部分被引导通过输出滤光器并且部分反射回到发射器区1820。发射器区1820中的部分反射光再次开始光循环过程。

在一个实施例中，透射的第一波段可以是λ_blue1+/-Δλ_blue1，并且反射的第二波段可以是λ_yellow1+/-Δλ_yellow1。光源还可包括发射器区。发射器材料可以是磷光体或量子点，并且可由短波长光(例如λ_blue1+/-Δλ_blue1)激发。发射器材料还可被调谐以大致一个或多个特定较长波长(例如λ_green1+/-Δλ_green1和/或λ_red1+/-Δλ_red1)发射光。光源还可包括输出滤光器，输出滤光器用于透射一个或多个波段的波长，例如λ_blue1+/-Δλ_blue11、λ_green1+/-Δλ_green11和/或λ_red1+/-Δλ_red11，其中透射光的带宽可基本上比输入光窄。

如先前所述，在所述窄化带宽之外的光可基本上由输出滤光器往回朝向发射器区和输入滤光器反射，并且可有机会激发发射器材料从而产生光，随后该光穿过输出滤光器透射。由发射器区生成或产生的光还可往回朝向输入滤光器行进，并且可由输入滤光器朝向输出滤光器反射，以基本上增强输出光的亮度。在一个例子中，输入滤光器和输出滤光器可以是二向色滤光器并且可使用薄膜沉积技术构造。继该例子补充说明如下，可在发射器区和输出滤光器之间放置角度减小元件(例如棱镜带，诸如3M BEF II)或角度转换非成像光学器件(诸如锥形光导管或复合抛物面聚光器)，以基本上控制大致在滤光器平面处的光入射角，从而实现较少的滤光器截止角偏移。

图15是示出另一种背光源结构的实施例的示意图。图15中包括照明源1500、漫射器1542、带通滤光器1510、发射区1520、棱镜膜1525、补偿滤光器1530、漫射器1540和LGP1550。漫射器1542和漫射器1540是可选的。另外，图15的光学结构可采用或可不采用棱镜膜1525。此外，照明源1500被描写为LED，但其可以是如本文所述的任何合适的照明源。

图15示出角度增大元件(诸如漫射器膜1540、粗糙光学表面或柱状透镜膜)，其还可位于输出滤光器或补偿滤光器1530之后以改善进入背光源的导光板部分的光的均匀度。图15还示出积分器1507(诸如白壁腔体、光导管和/或漫射器)，其可放置在激发源(诸如LED)和输入滤光器或带通滤光器1510之间，以使激发光在到达发射器区1520之前基本上均匀。在图15中，积分器、漫射器、蓝色滤光器、发射器、BEF片和补偿滤光器可在腔体内堆叠，如图16中所示。

在一个例子中，可使用不止一个结构来产生两组颜色(例如RlGlBl和R2G2B2)，以便在立体背光液晶显示器中使用，如图20中所示。同样如在图20中所示，光学结构可在光谱上不同并可照明同一导光板，并且可按时间顺序方式被驱动，以与顺序驱动到液晶显示器面板的左眼图像和右眼图像近似同步地照明导光板。虽然示出为与单个LGP成对的单个光学结构，但不止一个光学结构可与单个LGP成对，并且多个LGP可与单个光学结构成对等等。下文将更详细地描述图20。

图19是示出邻接光学结构和导光板区段的实施例的示意图。图19包括光学结构1901A和光学结构1902、LGP 1950和LGP 1952。光学结构1和光学结构2两者可包括照明源1900、腔体1903和间隔层1935。腔体1903可包括漫射器1942、带通滤光器1910、发射区1920、棱镜膜1925、补偿滤光器1930和漫射器1940。图19中绘示的元件可比得上先前所述的图、例子和实施例中以类似方式命名的元件。虽然图19仅示出两个光学结构和两个LGP，但可以任何组合采用任何数目的光学结构和LGP。例如，一个光学结构可与一个或多个LGP相关联，一个LGP可与更多光学结构中的一者、光学结构的任何组合相关联，并且LGP可彼此相关联。

如在图19中所示，光学间隔层1935(诸如光学厚板)可包括在输出滤光器和导光板之间，以允许光学结构沿导光板的侧面基本上无缝邻接，从而使得照明中的间隙可基本上减小或消除。图19的光学结构可彼此接近、邻接、彼此相邻等等。

图20是示出立体滚动背光源结构的实施例的示意图。如图20中所示，立体图像可寻址到该LCD，并且背光源可滚动，以使得LCD上的左眼图像和右眼图像由来自分离光学结构的基本上光谱分离源照明。在LC切换周期期间，左图像和右图像可由照明的暗带分离以实现高对比度和低立体串扰。

如本文可能所用，术语“基本上”和“大约”为其相应的术语和/或术语之间的相关性提供了行业可接受的容差。此类行业可接受的容差在小于1％至10％的范围内，并且对应于但不限于元件值、角度等等。各项之间的此类相关性为小于1％至10％的范围内。

虽然上文已描述根据本文中所公开原理的各种实施例，但应理解，这些实施例仅以举例方式、而非限制方式呈现。因此，这些实施例的广度和范围不应受到上述示例性实施例中的任何实施例的限制，而应仅根据产生于本发明的权利要求及其等同物来限定。另外，所描述的实施例中提供了上述优点和结构特征，但不应将此类公开的权利要求的应用限于实现任何或全部上述优点的过程和结构。

另外，本文的章节标题是为了符合37CFR 1.77下的建议或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可产生于本发明的任何权利要求中所列出的实施例。具体地和以举例的方式，虽然标题是指“技术领域”，但此类权利要求不应受到在该标题下选择用于描述所谓的技术领域的语言的限制。另外，“背景技术”中对技术的描述不应被理解为承认技术对本公开中的任何实施例而言是现有技术。“发明内容”也并非要被视为公开的权利要求中所述的实施例的表征。此外，本公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应被用于辩称在本公开中仅有一个新颖点。可以根据产生于本公开的多项权利要求来提出多个实施例，并且此类权利要求因此限定由其保护的实施例和它们的等同物。在所有情况下，应根据本公开基于权利要求书本身来考虑其范围，而不应受本文给出的标题的约束。

Claims (21)

1.一种用于向显示器提供光的光学结构，所述光学结构包括：

激发源，所述激发源可操作以发送照明；

输入滤光器，所述输入滤光器可操作以从所述激发源接收照明并且可操作以透射第一波段的光并且反射第二波段的光；

具有发射器的发射器区，其中所述发射器区可操作以接收至少所述第一波段光，并且所述发射器可操作以由至少所述第一波段的光激发并且发射第三波段的光；以及

输出滤光器，所述输出滤光器可操作以从所述发射器区接收至少所述第三波段的光，并且可操作以输出至少第四波段的光，其中所述第四波段的光的带宽比所述第三波段的光的带宽窄，

其中所述输入滤光器还可操作以将所述第三波段的光的所述带宽之外波长的光往回朝向所述发射器区引导。

2.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，其中所述输入滤光器包括二向色滤光器，并且所述输出滤光器包括二向色滤光器。

3.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，还包括腔体，所述腔体环绕至少所述输入滤光器、所述发射器区和所述输出滤光器，其中所述腔体可操作以从所述激发源接收照明。

4.根据权利要求3所述的用于向显示器提供光的光学结构，其中所述腔体还包括白色内壁或金属化内壁中的至少一者。

5.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，还包括角度减小元件，所述角度减小元件可操作以从所述发射器区接收照明。

6.根据权利要求5所述的用于向显示器提供光的光学结构，其中所述角度减小元件还包括棱镜带。

7.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，还包括角度转换非成像光学器件，所述角度转换非成像光学器件可操作以从至少所述激发源接收照明。

8.根据权利要求7所述的用于向显示器提供光的光学结构，其中所述角度转换非成像光学器件是光导管或复合抛物面聚光器中的一者。

9.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，还包括角度增大元件，所述角度增大元件可操作以从所述输出滤光器接收光。

10.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，还包括光学间隔层，所述光学间隔层位于所述输出滤光器和至少第一导光板之间。

11.根据权利要求3所述的用于向显示器提供光的光学结构，还包括积分器，所述积分器位于所述激发源和所述输入滤光器之间。

12.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，其中所述显示器接收针对立体图像的寻址，并且第一导光板和第二导光板滚动，以使得左图像和右图像由光谱分离源照明。

13.根据权利要求1所述的用于向显示器提供光的光学结构，其中所述发射器被调谐以比从所述输入滤光器接收的所述光长的波长发射光。

14.一种用于对显示器进行背光照明的方法，所述方法包括：

提供来自照明源的至少第一波段的光；

在输入滤光器处接收所述第一波段的光并且使所述第一波段的光穿过所述输入滤光器透射；

在发射器区处接收所述第一波段的光并且激发所述发射器区中的发射器，从而产生至少第二波段的光，并且使所述第一波段的光中的至少一些穿过所述发射器区透射；

在输出滤光器处接收所述至少第二波段的光并且输出第三波段的光，其中所述第三波长的光的带宽比所述至少第二波长的光的带宽窄；

在输出滤光器处从所述发射器区接收所述第一波段的光中的至少一些并且透射第四波段的光，其中所述第四波段的光的带宽比来自所述发射器区的所述第一波段的光窄；并且

在所述输入滤光器处接收由所述发射器区产生的所述第三波段的光，并且将所述第三波段的光的所述带宽之外波长的光往回朝向所述发射器区引导。

15.根据权利要求14所述的用于对显示器进行背光照明的方法，其中在所述发射器区处接收所述第三波段的光的所述带宽之外的所述波长的光的步骤还包括激发所述发射器区中的发射器并且产生在所述第三波长的光的所述带宽内的光。

16.根据权利要求14所述的用于对显示器进行背光照明的方法，还包括将所述第三波段的光往回朝向所述输出滤光器引导。

17.根据权利要求16所述的用于对显示器进行背光照明的方法，还包括接收从所述输出滤光器到至少第一导光板的光并且寻址到显示器的立体图像。

18.根据权利要求17所述的对显示器进行背光照明的方法，还包括使所述导光板滚动，以使得所述显示器上的第一图像和第二图像由光谱分离源照明。

19.根据权利要求18所述的对显示器进行背光照明的方法，还包括在所述显示器切换周期期间由照明的暗带分离右图像和左图像以实现高对比度。

20.根据权利要求19所述的对显示器进行背光照明的方法，还包括将相邻通频带置于立体眼镜和所述输出滤光器中，其中所述输出滤光器的所述通频带相对于所述立体眼镜的所述通频带红移。

21.根据权利要求14所述的用于对显示器进行背光照明的方法，还包括通过使用至少两个光学结构产生第一组颜色RlG1B1和第二组颜色R2G2B2。